Słowem wstępu
Początki USB
Port USB 1.0 i USB 1.1 (1996 – 1998)
Port USB 2.0 (2000 rok)
Rodzaje portów USB 3.0 (2008 – 2017 rok)
Port USB 3.1 (2013 rok)
Port USB 3.2 (2017 rok)
Port USB-C (w skrócie)
Rodzaje portów USB4 (2019 rok)
Port USB4 v2.0 (2022 rok) (USB 4 Version 2.0)

W 2012 roku był pomysł jak to obejść, w sensie jak wkładać wtyczkę aby uniknąć pomyłek. Jak sami się domyślacie, projekt się nie przyjął. Nazywał się on Eidetic USB. Patrząc z perspektywy czasu, może to i dobrze. Niby ułatwienie jest, w końcu widzimy wyraźnie jak wkładać wtyczkę, jednak z perspektywy dzisiejszych pendrivów, takie powiększenie wtyku by niepotrzebnie zwiększało objętość tych pamięci przenośnych. Z drugiej strony, jak by to weszło w obieg, to pewnie byśmy się do tego przyzwyczaili i nikt by nie marudził.

Chociaż coś dalej w trawie piszczy. Marka Lenovo chyba skorzystała ,poniekąd, z tego rozwiązania. Takie modyfikacje wtyczki USB w zastosowali w swoich tabletach z serii Yoga. Kolejne rodzaje kabelków dla kolekcjonerów 😉

Mamy XXI wiek, a ilość portów oraz standardów ładowania, będących aktualnie w użyciu, gwarantuje ból głowy. Co jakiś czas coś nowego przybywa i coś się zmienia. Ale ostatnie, duże zmiany, mają przynieść ogólną poprawę. I poniekąd to się udało. Poniekąd… Jak rozwój standardu idzie w dobrym kierunku, tak nazewnictwo nieco kuleje. O tym będzie w dalszej części wpisu.

Przy okazji zapraszam do dyskusji, komentarze są do Waszej dyspozycji. Mile widziane pytania, uwagi czy informacje co byście chcieli zobaczyć w tego typu wpisach i czego Wam brakuje. 

Informuję też że to co znajduje się w tym wpisie jest wiedzą elementarną. Wiele z tych informacji rozpiszę w osobnych postach, aby całość nie przytłaczała wielkością. Tak więc braki informacji o oznaczeniu, logach, ładowaniu czy inne dodatkowe opcje to nie moje przeoczenie a celowy zabieg 🙂

Początki USB

USB czyli Universal Serial Bus (Uniwersalna Magistrala Szeregowa). Powstał on w celu standaryzacji podłączeń urządzeń peryferyjnych do komputera, eliminując tym samym port szeregowy i równoległy a także z potrzeby wyeliminowania osobnego zasilania. Tak więc jedno złącze, musiało „ogarnąć” dwie funkcje:

• Transfer danych
• Zasilanie urządzenia

Ojcem USB jest Ajay Bhatt, inżynier pracujący w Intelu (mamy rok 1996). Niestety popularność przychodziła z trudem, ale pomoc przyszła od strony, już świętej pamięci, Stevena Jobsa. Zamontował on w swoich iMac-ach G3 wyłącznie porty USB i ruszyła maszyna. Ciekawe że przy początkach wersji portu USB 3.0, już (ponoć) nie chętnie zostały ona przyjęte w Apple. Oficjalne stanowisko to braku początkowego wsparcia ze strony Intela.

W popularyzacji USB pomagali tacy giganci branży jak (kolejność alfabetyczna) Compaq, DEC, IBM, Intel czy Microsoft.

Uniwersalność tego rozwiązania wiąże się z możliwością podpięcia do 127 urządzeń jednocześnie za pomocą HUB-ów. Chodzi tutaj oczywiście o możliwości techniczne portu.

Jednak prawdziwym fenomenem USB jest funkcja PnP (Plug and Play), czyli podłączenie urządzenia peryferyjnego do komputera i automatyczne jego wykrycie. Przez długi czas złącze to ewoluowało w dobrym kierunku. Zmieniał się kolor i szybkość, aby na pierwszy rzut oka rozróżnić standard. Jednak sam wtyk, i gniazdo, pozostawało gabarytami takie samo.

Przełomem na tym polu było pojawienie się USB-C. Małe i owalne złącze zdobywa coraz większą rzeszę fanów. Nic w tym dziwnego, jest mniejsze i wydajniejsze od poprzednika. A fakt odejścia od problemów z wtykiem (góra-dół) jest wisienką na torcie.

Jak to z rozwojem bywa, nie może wszystko iść pięknie i z jakiegoś powodu, w pewnym momencie, zmieniły się trochę „zasady”. Docelowo, po części w domysłach, miało być prosto i przejrzyście – USB 1.x, USB 2.x, USB 3.x, USB 4.x. Coś jednak się pozmieniało i USB 3 dostało nową nomenklaturę. Nie było by to może takie złe, gdyby nie fakt że jakiś czas później była powtórka z rozrywki. Na efekty nie trzeba było długo czekać. Marketingowcy znaleźli sposób by wciskać „stare, w cenie nowego, ale z wydajnością starego”. Mówiąc prościej, to samo gniazdo można ochrzcić na 3 standardy, każdy będzie podświadomie sugerować że mamy do czynienia z nowszym modelem, a tak realnie mamy ciągle ten sam produkt. Taka sytuacja powoduje że bardzo prosto będzie tutaj nabrać kogoś mniej technicznego. Mimo to, trend ten dalej idzie w najlepsze, i nie ma co liczyć że coś się zmieni. Chyba że na gorsze… (odpukać!).

Port USB 1.0 i USB 1.1 (1996 – 1998)

USB 1.0 (1996 rok)

USB 1.1 (1998 rok)

USB 1.0 i USB 1.1 cechuje się białym kolorem. Jego szybkość to 12 Mb/s co odpowiada 1,5 MB/s w wersji 1.1. Napięcie w gnieździe to 5V, a natężenie 500mA = 2,5W mocy. Dla tego standardu maksymalna długość kabla to 3 metry. Oznaczenia jakie z nimi spotkacie to:

• Low Speed (USB 1.0)
• Full Speed (USB 1.1)

Jest to standard który w zasadzie umarł już śmiercią naturalną i mało gdzie go spotkacie. Jednak jeżeli Wam się trafi, to wiedzcie że natrafiliście na naprawdę stary komputer. Dlatego też, nie ma sensu zbytnio się nad nim rozpisywać i przedstawiam Wam jedynie podstawową specyfikację.

Port USB 2.0 (2000 rok)

USB 2.0 cechuje czarny kolor gniazda i wtyku. Szybkość transferu to 480 Mb/s = 60 MB/s. Napięcie w gnieździe to 5V przy natężeniu 500mA. Razem daje nam to 2,5W mocy. Maksymalna długość kabla to 5 metrów (wg. standardów USB-IF). Oznaczenia tego USB to:

• Hi-Speed
• High Speed

Standard obecny do dziś, jednak już sukcesywnie wypierany przez jego następcę – USB 3.x. USB 2.0 jest wstecznie kompatybilne, czyli urządzenia podpięte do tego portu USB 1.x, będzie działać, zwalniając jednak do maksymalnej szybkości obsługiwanej przez ten port.

Przeznaczenie USB 2.0 to mało wymagające urządzenia. Idealnym przykładem tego są klasyczne myszki i klawiatury, drukarki i skanery oraz jakieś klucze sprzętowe HASP czy niebyt wymagające kamery. Nic nie stoi na przeszkodzie aby używać tych portów do transferu danych, jednak przy większej ilości danych i małej ilości czasu, to kiepski duet. Szczególnie jeżeli macie alternatywę w postaci wolnego portu USB 3.0.

Przygotowując ten materiał i doszukując się jakiś niuansów o standardzie USB 2.0, zauważyłem że w sieci panuje błędne przekonanie o tym że ten port spotykany jest już głównie w starszych i wysłużonych sprzętach. Cóż, jeżeli płyty główne, kosztujące niemal 2 tysiące złotych w listopadzie 2022 roku, i z podstawką AM4, są leciwym sprzętem, to ja nie mam więcej pytań. Przykłady? Proszę:

• ASUS ROG STRIX Z590-E GAMING WIFI (2x USB 2.0)
• MSI MEG X570S UNIFY-X MAX (6x USB 2.0)
• ASRock X570 Taichi (2x USB 2.0)

A to nie koniec listy… Jasne, jest tam o wiele mniej portów USB 2.x niż 3.x, jednak dalej tam są, i to nie w małej ilości. Nie będę wnikać skąd ta teza, ale jedno jest pewne, jest chybiona. Nic nie zanosi się na szybki koniec „dwa zero”. Sytuację może zmienić USB4 gdzie zostanie zastosowane „przesunięcie” z portami, jak miało to miejsce z USB.3.0. Pierwsza płyta główna z USB 3.0 (Asus P6X58 Premium) otrzymała dwa takie porty a reszta była w standardzie 2.0. Teraz może będzie powtórka z sytuacji i „na dzień dobry” otrzymamy 2 porty USB4, a reszta w standardzie 3.x. Taki manewr może faktycznie być gwoździem do trumny dla USB 2.0.

Wcale się nie zdziwię jeżeli modele płyt głównych, z wyższych półek, będą miały combo w postaci USB4 + USB 3.x + symboliczne 2 porty USB 2.0. Wszystko jednak wyjdzie w praktyce.

Z innej beczki, na nośnikach CD/DVD/BD też już od dawna „stawiano krzyżyk”, a jednak ich branża chyba nie ma się tak źle. Pod koniec roku 2021, płyty Blu-Ray (które wg. wielu odeszły do lamusa razem z CD czy DVD) doczekały się „nowego pokolenia”. RITEK pod koniec 2021 roku wydał płytę BD-R XL (BDXL), czyli nośnik o pojemności 100GB. Fakt, zapis x4 nie napawa optymizmem, początkowa dostępność w USA też nie pomagała, ale jak widać płyty mają się dobrze. Rosną pojemności takich nośników, a i producenci nagrywarek tworzą urządzenia je obsługujące. Machina się kręci. Dodam jeszcze że RITEK gwarantuje możliwość przechowywania danych na wspomnianych nośnikach nawet przez 50 lat.

Niewiele wcześniej swój debiut, i to na rodzimym rynku, miały płyty CD i DVD do zastosowań medycznych ArchivDisc Plus / MedicalDisc Plus. Mają one przewidzianą żywotność 50-ciu lat dla CD i 30-stu dla DVD.

Może i producenci nowoczesnych płyt głównych, z USB4 na pokładzie, szybciej się z nim pożegnają, ale w tym kraju, i pewnie wielu innych na świecie, komputerów nie wymienia się co rok czy dwa (poza fanami nowinek technicznych czy tych z grubszym portfelem). Tak więc czarne gniazdko będzie jeszcze długo cieszyć nasze oko.

* Aktualnie w sprzedaży wiele przewodów USB 2.0 ma białą końcówkę czy wtyk, mimo że faktycznie są to przewody USB 2.0.

Rodzaje portów USB 3.0 (2008 – 2017 rok)

USB 3.0 (2008 rok)

USB 3.0 cechuje się kolorem niebieskim. Transfer maksymalny to 5 Gb/s co jest równe 625 MB/s. Maksymalna długość przewodu to 3m. Moc tego portu jest zależna od wersji / standardu:

• USB-A – 900mA / 5V = 4,5W
• USB-C – 3A / 5V = 15W
• USB-PD (USB Power Delivery) – 20V / 5A = 100W

Oznaczenia jakie z nimi spotkacie to:

• Super Speed
• SS

Port USB 3.1 (2013 rok)

Dla USB 3.1 „standardowy” jest kolor turkusowy. Szybkość jaką cechuje ten port to 10 Gb/s = 1,25 GB/s. Jak wcześniej, moc jest uzależniona od wersji / standardu:

• USB-A – 900mA / 5V = 4,5W
• USB-C – 3A / 5V = 15W
• USB-PD (USB Power Delivery) – 20V / 5A = 100W

Oznaczenie tego portu to USB SuperSpeed+.

Port USB 3.2 (2017 rok)

USB 3.2 występuje w dwóch standardach:

• • USB 3.2 Gen 1×2 -> 10 Gb/s = 1,25 GB/s
  • USB 3.2 Gen 2×2 -> 20 Gb/s = 2,5 GB/s

Jest kompatybilne wstecz z poprzednimi standardami USB, lecz z racji budowy (w wersji USB-C), wymaga to zastosowania adaptera USB-C do USB-A

Wzrost szybkości, w stosunku to poprzedniego standardu (USB 2.0) jest aż dwudziestokrotny!

USB 3.x stał się dość rozbudowanym złączem w stosunku do protoplastów jakimi były porty szeregowe. Teraz, poza transmisją danych i opcją zasilania, mamy funkcję przesyłania obrazu. To duży krok dla tego standardu. Jak to jednak bywa na początku, nic nie jest idealne i powyższe innowacje miały swoje wady. Szczęście że w USB4 będą one naprawione.

Zasilanie. Niecały Amper (USB-A) jest w zasadzie idealny dla większości zastosowań. Ładowanie może nie trwa mega szybko, ale nie jest tak źle.

Port ten, z racji swojej wydajności, jest zalecany aby używać go do transferu plików z pamięci przenośnych np. dysków twardych. Jeżeli macie możliwość, urządzenia typu myszki czy klawiatury bezprzewodowe podłączajcie pod porty USB 2.0, szkoda marnować jego potencjału na takie peryferia.

Zwróćcie też uwagę że, mimo dużej szybkości przesyłu danych na USB 3.x, nie zwiększa ono wydajności urządzeń do niego podłączonych. Niby wiadoma rzecz, ale praktyka pokazuje różne scenariusze. A opakowania niektórych producentów też mogą sugerować „lekkie mijanie się z rzeczywistością”.

Zamieszanie z nazewnictwem USB 3.x

Niestety, parę lat temu, zrobiły się straszne zawirowania w nomenklaturze USB 3.0. O ile zmiana nazewnictwa to pół biedy, tak zmiany które nastąpiły (a były dwie), powodują do dziś wiele nieścisłości i dają pole do popisu dla kreatywnych marketingowców, ale o tym napisze kiedy indziej w osobnym wpisie.

Tak więc „rozwój”, poprzez zmianę nazewnictwa, USB 3.0 i 3.1 wygląda następująco:

USB 3.0 -> USB 3.1 Gen1 -> USB 3.2 Gen1 (5 Gb/s)

USB 3.1 -> USB 3.1 Gen2 -> USB 3.2 Gen2 (10 Gb/s)

Złącze to jest kompatybilne wstecz, lecz chodzi o możliwości techniczne. Nie da się podpiąć USB-A do gniazda USB-C i odwrotnie. Ratunkiem w takim przypadku są adaptery USB-C do USB-A. A i z nimi różnie bywa.

USB 3.x to aktualnie najpopularniejszy port USB spotykany w urządzeniach. Jego standard różni się w zależności od produktu. W produktach, powiedzmy „przenośnych” np. smartfony, laptopy czy tablety góruje USB-C. Dla płyt głównych w komputerach czy NAS-ach dalej najczęściej montowane jest USB-A. Chociaż USB-C na pokładzie płyty głównej nie jest niczym nowym.

I jeszcze taka ciekawostka – istnieje przedłużacz światłowodowy, konkretnie repeater, potrafiący przesłać sygnał USB 3.1 Gen1 do 500 metrów, a USB 3.1 Gen2 do 300 metrów. Urządzenie nazywa się FireNEX-10G i kosztuje 1300 dolarów. Do tego trzeba jeszcze doliczyć kilka stów za kabelek…

Port USB-C (w skrócie)

Najważniejsze cechy USB-C:

• Asymetryczna obudowa. Odpada nam problem sprawdzania jak wkładamy kabelek (patrz grafika na początku wpisu)
• Maksymalna moc (docelowa) dla tego standardu to 240W
• Wsteczna kompatybilność z USB-A

Kompatybilność pod względem parametrów technicznych, bo fizycznie będzie ciężko. Jednak dla chcącego, nic trudnego, ale nie dziwcie się później że kabelek nie działa 😉

USB-C nie ma konkretnego koloru. Za to w stosunku do poprzedników (USB-A) jest mniejsze, mieści więcej żył i posiada o wiele większe wartości przesyłu napięcia, natężenia oraz transferu. Mniejszy rozmiar pozwala umieścić złącze w przestrzeniach gdzie miejsce jest na wagę złota.

Jeżeli kolory już nie obowiązują, to z wtyczkami będzie nie małe zamieszanie. W USB typu A, mimo niewielkiej wiedzy na temat standardów, można było mocno orientacyjnie, ale jednak, „określić” wydajność przewodu patrząc po kolorze wtyczki. Tutaj tego nie ma. USB-C będą „takie same” na pierwszy rzut oka. Producenci jeszcze je „zbajerują” optycznie i prawdziwa wydajność przewodu będzie wychodzić jedynie w przysłowiowym praniu. Trafiają się czasem producenci opisujący standard przewodu na jego obudowie, ale to nie jest jakieś popularne zjawisko, a szkoda.

Na chwilę publikacji wpisu (Listopad 2022) rekordzistą z mocą ładowania jest Smartphone iQOO 10 Pro z ładowaniem USB-C o mocy 200W. Dla zobrazowania szybkości – akumulator o pojemności niecałych 5000mAh naładujemy w 10 minut. I to od zera!

Powoli też kierujemy się ku unifikacji USB do formy USB-C (przynajmniej w kwestii ładowania telefonów). Apple ma już mieć w najnowszym iPhone 15 USB-C, jednak znając tą firmę, musi gdzieś być haczyk. Straty z tantiemów idących na certyfikację kabli Lightning innych producentów, trzeba będzie jakoś odrobić.

Rodzaje portów USB4 (2019 rok)

USB4 może poszczycić się szybkością 40 Gb/s = 5 GB/s. Ładowanie osiąga maksymalną moc 100W (5A*20V). Jak u poprzednika, kolory portów czy wtyków poszły już w niepamięć. Jest on kompatybilny z Thunderbold 3, PCIe 5 oraz Display Port 2.0. Zachowuje on też wsteczną kompatybilność z poprzednimi typami USB, do USB 2.0 włącznie (z pomocą adapterów). Kabel  USB4 nie może być dłuższy niż 80 centymetrów.

Pierwsza i najważniejsza sprawa – USB4 piszemy razem. Nazewnictwo poprzednich wersji miało spację między wyrazem USB a wersją portu np. 2.0. Wyglądało to tak:

• USB 1.x
• USB 2.0
• USB 3.x

Teraz spację usunięto i piszemy nazwę tego portu zawsze razem – USB4.

USB w wersji 3.x, obsługujące wyświetlanie obrazu i transfer plików jednocześnie, miały sztywny przydział przepustowości dla podpiętych urządzeń. Dla przykładu, jeżeli podpięty został monitor i dysk twardy, do tego samego portu (przez jakiś adapter czy stację dokującą) to przepustowość została podzielona równo między nich. Mimo że monitor nie potrzebował połowy tej przepustowości, była ona zawsze dla niego zarezerwowana i nie mogła zostać przyznana dyskowi do transferu danych.

USB4 zmieniło tą sytuację i linia wideo może być współdzielona z linią danych i odwrotnie. Wcześniej linia danych służyła wyłącznie do przesyłania danych a linia wideo służyła wyłącznie do przesyłu wideo. Od teraz USB dynamicznie przydziela przepustowość, co przekłada się na lepsze wykorzystanie możliwości podłączonego do niego sprzętu i przewodu.

Port USB4 v2.0 (USB 4 Version 2.0) (2022 rok) 

W USB4v 2.0 szybkość transferu zwiększyła się do 80 Gb/s = 10 GB/s. Interfejs sygnałowy może być skonfigurowany asymetrycznie, aby zapewnić do 120 Gb/s w jednym kierunku, zachowując 40 Gb/s w drugim kierunku. Jest on kompatybilny z DisplayPort 2.1 oraz posiada obsługę Power Delivery dostarczającą do 240W mocy! Jest też wsteczna kompatybilność z poprzednimi standardami.

Niestety, zamiast uczyć sie na błędach USB 3.x, gdzie przyjęto bezsensowne zwiększanie „genów”, zamiast stopniować cyfry po przecinku oznaczając USB kolejno USB 3.1, USB 3.2, USB 3.3 itd., przechodzimy teraz w stopniowanie poprzez „wersje”.

Wychylę się nieco przed szereg i w wersji USB 5 proponuję aktualizację przez podniesienie do potęgi – USB 5.0¹, USB 5.1². W wersji 6 lecimy na całość – USB 6.1 v2 Gen3 v4⁵ Myślicie że ktoś tego nie zrozumie? A kto by się tym przejmował. Cytując klasyk – „jakoś to będzie”. Z naciskiem na „jakoś”. Nowe nazewnictwo nic nie ułatwi a robi jedynie kolejne pole do popisu dla marketingowców. Naprawdę nie wiadomo co kierowało tymi osobami że klepnęli takie nie intuicyjne nazwy. Można by rzec pewne przysłowie o tym że jak nie wiadomo o co chodzi… ale to jedynie domysły. Przeszukując sieć nie trafiłem żadnego argumentu przemawiającego za „genami” i tym jak mają ułatwić nam orientację w temacie.

Jeżeli ktoś znalazł jakikolwiek logiczny argument czemu mamy takie nazwy a nie inne, i mają one pomóc przysłowiowemu Kowalskiemu w ogarnięciu tematu nazw USB, bardzo proszę o komentarz albo e-mail, bo ja na tym polu poległem.